Kindlasti on paljud malmtoodetega igapäevaelus või tööl kokku puutunud. Sellel materjalil on hea tugevus ja suurepärased valuomadused.

Malm on teras või õigemini rauast ja süsinikust koosnev raua-süsiniku sulam, mille maht on 2,14% kuni maksimaalselt 6,67% ja mida võib koostisesse lisada tsementiidi või grafiidina. Malm on definitsiooni järgi insener-tehniline materjal, mis on odav ja kergesti valmistatav ning on terase sulatamise aluseks. Selle tootmine viitab keerukatele keemilistele protsessidele, mis toimuvad teatud tootmisetappides.

Peamised omadused ja koostis

Lisaks rauale ja süsinikule sisaldab see sulam täiendavaid lisandeid, mis mõjutavad selle omadusi. Malmi mitmekesine koostis annab sellele suure kõvaduse, voolavuse ja suurendab haprust. Sisaldab: väävlit, räni, mangaani, fosforit. Sissetuleva süsiniku tõttu on malmissulamil suur jõudlus kõvaduses, kuid samal ajal väheneb aine vormitavus ja plastilisus. Metallile eriomaduste andmiseks lisatakse teatud lisandeid. Kasutatakse järgmisi legeerivaid komponente: nikkel, vanaadium, samuti kroom ja alumiinium. Malmist valem koosneb raud-süsinikusest alusest koos täiendavate lisanditega. Selle tihedus on umbes 7,2 g/cm3, mis on metalliühendite puhul üsna kõrge väärtus.

Malm koosneb mitmest komponendist, mistõttu võivad selle variatsioonide omadused oluliselt erineda. Lisaks süsinikule ja rauale sisaldab koostis kuni 2% mangaani, 1,2% fosforit, 4,3% räni ja kuni 0,07% väävlit. Räni vastutab voolavuse eest, parandab oluliselt valamisomadusi ja muudab selle ka pehmemaks. Mangaani kasutatakse tugevuse suurendamiseks. Väävli lisamine vähendab tulekindlust ja vähendab selle voolavust. Lisaks pakub ta kahjulikud mõjud, mis väljendub pragude ilmnemises kuumadel valanditel (punane rabedus). Fosfori olemasolu vähendab mehaanilisi omadusi, kuid võimaldab valada keerulise kujuga esemeid.

Malmi struktuur näeb välja nagu grafiidist lisanditega metallalus. Olenevalt tüübist sisaldab see perliiti, helbegrafiiti ja ledeburiiti. Need elemendid määravad selle omadused ja esinevad erinevates kogustes või puuduvad täielikult.

Sulamistemperatuur jääb vahemikku minimaalselt +1160 °C kuni +1250 °C. Sellel on kõrged korrosioonivastased omadused ja see võitleb aktiivselt nii kuiva (keemilise) kui ka märgkorrosiooni vastu. Tänu temale sündis roostevaba teras – kõrge kroomikomponendi sisaldusega terasesulam.

Kasutusala

Malmi kasutatakse masinaehituses laialdaselt erinevate osade valamisel. Kasutatakse väntvõllide ja mootoriplokkide valmistamiseks. Lisaks toodetakse kvaliteetseid patju, mis on väga hõõrdumiskindlad. Neid kasutatakse madalatel temperatuuridel, kus malmi kasutatakse eranditult selle kõrgete tööomaduste tõttu. Neid omadusi kasutatakse mitmesuguste masinaelementide tootmisel, mis kasutavad malmist sulamit töötamiseks karmis kliimas. Seda materjali kasutavad metallurgid laialdaselt selle suurepäraste valuomaduste ja madala hinna tõttu. Valatud toodetel on kõrge kulumiskindlus ja suurenenud tugevus.

Paljud torustiku osad on samuti valmistatud malmist alusest. Need on radiaatorid, kütteradiaatorid, torud, vannid, erinevad valamud koos valamutega. Paljud tooted on endiselt kasutusel, kuigi need paigaldati mitu aastakümmet tagasi. Need esemed säilitavad oma esialgse välimuse pikki aastaid ja ei vaja restaureerimistöid. Lisaks peetakse malmist kööginõusid paljude roogade valmistamisel üheks kõige mugavamaks.

Sordid

Oma omaduste järgi jaguneb malmisulam konversiooniks ja valukojaks. Esimest kasutatakse terase sulatamisel hapnikumuunduri meetodil. Seda tüüpi mida iseloomustab vähenenud mangaani ja räni kogus. Malmi valumaterjali kasutatakse paljude detailide tootmiseks. Sellelt aluselt valmistatud toodete näidised on näha vastavatel fotodel.

Erilist sorti kuuluvad nikli-kroomisulamid (nihardid). Nende hulka kuuluvad madala süsinikusisaldusega ja kõrge süsinikusisaldusega malm. Esimest iseloomustab suurenenud tugevus ja teist suurenenud kulumiskindlus. Peamised sordid on valged ja hallid sulamid. Need materjalid erinevad nii süsinikusisalduse kui ka omaduste poolest. Lisaks kasutatakse aktiivselt tempermalmist, legeeritud ja ülitugevaid tüüpe.

Hall

Hallmalmidel on madal elastsus, viskoossus ja neid on töötlemise ajal lihtne lõigata. Neid kasutatakse mittekriitiliste osade, aga ka kuluvate elementide valmistamisel. Hallmalm sisaldab süsinikku grafiidi, perliidi või ferriitperliidi kujul. Selle kogus on umbes 2,5%, mis tagab toodetele kõrge tugevuse. Hallist sulamist valmistatakse erinevate tööstusseadmete korpused, hammasrattad, kronsteinid ja puksid. Suures koguses fosforit (umbes 0,3 - 1,2%) sisaldav materjal on hea voolavusega ja seda kasutatakse kunstilises valus.

Valge

Sisaldab suures koguses süsinikku (üle 3%) tsementiidi või karbiidi kujul. Selle materjali murdumiskoha valge värv andis ühendusele nime. Seda tüüpi sulamil on suurenenud haprus ja rabedus, mis kitsendab oluliselt kasutusala. Selle põhjal toodetakse lihtsa kujuga osi staatiliste funktsioonide täitmiseks ilma oluliste koormusteta. Tehnilised andmed valget materjali saab parandada legeerivate komponentide lisamisega. Selleks kasutatakse niklit, kroomi ja palju harvem alumiiniumi või vanaadiumi. Selliste lisanditega kaubamärki nimetatakse sormiidiks. Seda kasutatakse mitmesuguste seadmete kütteelemendina. Sormiidil on stabiilsed omadused temperatuuril mitte üle +900 °C. See materjal on tavaliste majapidamisvannide valmistamise aluseks.

Tempermalmist

Seda tüüpi saadakse valgest valades edasise kuumtöötlemisega. Sel juhul kasutatakse pikaajalist lõõmutamist, mille käigus tsementiit laguneb, moodustades grafiidi. Seda protsessi nimetatakse grafitiseerimiseks koos süsinikuhelveste moodustumisega struktuuris. Grafiit omandab selle kuju pikaajalise lõõmutamise teel. Sellel on positiivne mõju metallalusele, mis muutub terviklikumaks, plastilisemaks ja viskoossemaks.

Tempermalm töötab hästi madalatel temperatuuridel ega ole väga tundlik lõigete suhtes. Kasutatakse pideva hõõrdumise all töötavate elementide valmistamisel. Lisaks on tempermalmist sulam aluseks väga keeruka konfiguratsiooniga toodetele: nurgad, piduriklotsid, tiisid, tagatelgede autokorpused ja muud konstruktsioonid. Paremad omadused saavutatakse boori, telluuri ja magneesiumi lisamisega.

Suur tugevus

See on suurendanud tugevust ja seda kasutatakse kriitiliste toodete tootmiseks ning mõnel juhul asendab see isegi terast. See ülitugev malm saadakse spetsiaalsete lisandite (tseerium, kaltsium, ütrium, magneesium) lisamisel hallile vormile. Sellest valmistatakse hammasrattad, kolvid, väntvõllid ja muud osad. Kõrge soojusjuhtivus võimaldab valada elemente nii kütteseadmete kui ka torustike jaoks.

Sulam

Legeeritud malmi sulam sisaldab täiendavaid lisandeid. Kompositsioon sisaldab suures koguses titaani, niklit, kroomi, aga ka tsirkooniumi, vanaadiumi, molübdeeni, alumiiniumi ja muid elemente. Need annavad suure tugevuse, kõvaduse ja kulumiskindluse. Legeeritud materjale kasutatakse mehhanismide osade tootmisel, mis interakteeruvad gaasilise ja agressiivse keskkonnaga, samuti vesilahuste mõjul töötavate mehhanismide osade tootmisel.

Metalli eelised

See sulam on klassifitseeritud mustmetallurgias toodetud materjaliks. Teatud omaduste määramisel võrreldakse seda sageli terasega. Malmist valmistatud esemel on terasest analoogiga võrreldes madal hind. Lisaks on malmist elementidel väiksem kaal ja tugevus. Neid malmi omadusi laiendavad oluliselt sulamites erinevate lisandite kasutamine. Selle parameetritel on järgmised positiivsed omadused:

• keskkonnasõbralik materjal, mida kasutatakse majapidamistarvete, sealhulgas nõude valmistamisel;
• vastupidav happe-aluse keskkonnale;
• hügieeniline;
• võime pikka aega säilitada temperatuuri;
• teatud tüüpide tugevus on võrreldav terasega;
• töö kestus, mille jooksul selle kvaliteedinäitajad ainult paranevad;
• Organismile täiesti kahjutu.

Tootmine

Malmissulami tootmine on materjalimahukas ja kulukas protsess. Ühe tonni materjali sulatamiseks kulub umbes 900 liitrit tavalist vett ja umbes 550 kg koksi. Sulamistemperatuur on umbes +1200 °C, mis nõuab spetsiifilisi sulatusseadmeid. Massi saamiseks on vaja maaki, kus sisalduva raua massiosa on üle 70%. Ammendatud maakive ei kasutata majandusliku ebaefektiivsuse tõttu.

Materjal sulatatakse spetsiaalsetes kõrgahjudes. Seal läbib rauamaak täieliku tehnoloogilise tsükli, alustades maagioksiidide redutseerimisest ja lõpetades malmisulami valmistamisega. Materjali valamine vajab kütust: koksi, termoantratsiiti, samuti maagaas. Redutseerimisprotsessi lõpus asetatakse tahkel kujul olev raud ahju spetsiaalsesse ossa, et selles sisalduv süsinik lahustuks. Pärast interaktsiooni saadakse malmmass, mis langeb vedelal kujul alla. Sulamata lisandid surutakse pinnale ja seejärel eemaldatakse. Seda räbu kasutatakse paljude materjalide tootmiseks. Pärast tarbetute osakeste eemaldamist sulatisest lisatakse lisandid, et saada teatud klassi malmisulamid.

Malm on raua ja süsiniku sulam (mille kogus on üle 2,14%), mida iseloomustavad eutektilised moodustised. Malmis sisalduv süsinik on grafiidi ja tsementiidi kujul. Sõltuvalt grafiidi vormidest ja tsementiidi kogusest jaotatakse malm: valge ja hall, tempermalm ja kõrgtugev malm. Chem. Malmi koostis sisaldab püsivaid lisandeid (Si, Mn, PS, P) ja harvadel juhtudel esineb ka legeerivaid elemente nagu (> Cr, Ni, V, Al jne). Malm on tavaliselt rabe. Malmi laialdast levikut masinaehituses soodustas nii heade valukodade olemasolu kui ka tugevus ja kõvadus. Maailmas toodeti enne 2008. aasta kriisi enam kui 953 miljonit tonni malmi (eelkõige sulatati 477 miljonit tonni Hiinas).

Malmi ja selle tüüpide keemiline koostis

Valget ja halli malmi tüüpe eristab murde värvus, mille määrab malmis süsiniku struktuur raudkarbiidi või vaba grafiidina; kõrgtugev malm sõlmelise grafiidiga, malm vermikulaarse grafiidiga. nimetatakse tempermalmist. Süsinik valges malmis on tsementiidi kujul ja hallmalmis on see grafiidi kujul.

Valge malmi koostis

Valges malmis on kogu süsinik tsementiidi kujul. Valge malmi struktuur sisaldab perliiti, ledeburiiti ja tsementiiti. Heleda varjundi tõttu sai malm valge nime.

Hallmalmi koostis ja struktuur

Hallmalm on malmi tüüp, mis ei sisalda ledeburiiti, kuid sisaldab kogu süsinikku (või osa süsinikust) grafiidi kujul. See sai oma nime murdepinna halli värvi tõttu.

Koos valge malmiga kuulub see peamiste malmitüüpide hulka. Hallmalmi koostis sisaldab lisaks rauale ja süsinikule (2,5 ... 4,5%) räni (0,8 ... 4,5%), aga ka mangaani (0,1 ... 1,2%) ja fosforit (0,02...0,3%) väävliga (0,02...0,15%). Hallmalmi tõmbetugevus on 100 ... 350 MPa, survetugevus 450 ... 1400 MPa, Brinelli kõvadus 143 ... 289 HB.

Hallmalmi peamised omadused on madal rebenemiskindlus ja üsna madal löögitugevus. Seega, mida väiksemad on grafiitplaadid ja mida rohkem on plaadid üksteisest eraldatud, seda kõrgemad on sama metallalusega malmi tugevusomadused. See struktuur saadakse modifitseerimise teel, mille käigus viiakse vedelasse metallisulamisse väikeses koguses aineid, mida nimetatakse modifikaatoriteks (ferrosilicon ja ränikaltsium).

Tempermalm, tootmisprotsess

Tempermalm saadakse valgemalmi pikaajalisel lõõmutamisel, peale seda protsessi tekib helbekujuline grafiit. Tempermalmi metallist alus sisaldab: ferriiti ja harvemini perliiti.

Kõrgtugevast malmist struktuur

Kõrgtugeval malmil on oma struktuuris kerakujuline grafiit, mis saadakse materjali kristalliseerumise käigus. Nodulaarne grafiit nõrgestab metallist alust sama palju kui tabelgrafiit, ilma et see oleks pinget tõstev.

Poolmalmi ehituslikud omadused

Osa poolmalmi süsinikust (üle 0,8%) on tsementiidi kujul. Selle malmi peamised konstruktsioonikomponendid on perliit, ledeburiit ja lamegrafiit.

Malmi klassifikatsioon

Malmi keemilisest koostisest ja süsinikusisaldusest hall malm nimetatakse hüpoeutektikuks (2,14-4,3% süsinikku) ja eutektilisel on (4,3%) hüpereutektiliseks (4,3-6,67%). Sulami koostis mõjutab suuresti lõppmaterjali struktuuri.

Tööstuses on erinevat tüüpi malmil järgmised märgised:

• malm-P1, P2;
• valamiseks kasutatakse malmi - PL1, PL2,
• fosfori tüüpi malmi töötlemine - PF1, PF2, PF3,
• kvaliteetsete malmitüüpide töötlemine - PVK1, PVK2, PVK3;
• lamellgrafiit-SCh malm (tähtedele “> SCh” järgnevad numbrid näitavad tõmbetugevuse väärtust (vkgf / mm);

Hõõrdumisvastased malmi tüübid:

• hõõrdumisvastane hall-ASH,
• hõõrdumisvastane ülitugev AChV tüüp,
• hõõrdumisvastane tempermalmist tüüp-AChK;

Valandite sfäärilise grafiidiga malm - HF (tähtede "HF" järel olevad numbrid tähistavad tõmbetugevust vkgf / mm;

16. sajandi alguses hakati Vene impeeriumis malmi sulatama. Malmisulatus kasvas väga kiires tempos ja Peeter 1 valitsemisajal oli Venemaa metallisulatuse liider Euroopas. Aja jooksul hakkasid valukojad kõrgahjudest eralduma, mis andis tõuke iseseisvate rauavalukodade arengule. 19. sajandi alguses hakati tehastes tootma kõrgtugevat malmi ja 20. sajandi lõpus valdasid legeermalmi tootmist.

1. Legeerimata malmi omadused

Hallmalmi omadused

Hallmalmi tootmine toimub kõrgahjus. Lähteaineks on. Halli sulami struktuuri moodustamine toimub ainult madala jahutuskiiruse tingimustes. Oma kujul meenutab malmis sisalduv süsinik lamellgrafiiti. Sellepärast iseloomustab luumurdu hall värv.

Märgistusfunktsioonid

Halli malmi märgistamiseks kasutatakse tähti SCH ja numbreid. Viimane neist näitab, milline on materjali tõmbetugevus venitamise perioodil. Seda materjali iseloomustavad universaalsed valuomadused - vähene kokkutõmbumine ja kõrge voolavus.

Rakendus

Materjali iseloomustab suur võime hajutada vibratsiooni vibratsiooni muutuva koormuse tingimustes. Metalli iseloomustab kõrge tsükliline viskoossus. Seetõttu valmistatakse sellest materjalist valtsimismasinad ja masinavoodid. Hoorattad, rihmarattad, korpused, kolvirõngad jne on samuti valmistatud hallist sulamist.

Kõrgtugeva malmi omadused

Kõrge tugevusega malmi iseloomustab sfääriliste grafiidi lisandite olemasolu. Nende lisandite tootmine on tagatud hallmalmi modifitseerimisega. Grafiidi sfäärilise kuju tõttu ei teki teravat pingekontsentratsiooni. Sellepärast iseloomustab seda materjali kõrge tugevus venitamise ja painutamise ajal.

Kõrge tugevusega malmi iseloomustab HF-märgiste ja numbrite olemasolu, mis näitavad selle materjali tugevust. Seda metalli iseloomustab kõrge voolavus ja vähene kokkutõmbumine.

2. Legeermalmi omadused

Legeeritud malm saadakse legeeritud komponentide, näiteks ja teiste lisamisega tavalise malmi koostisse. Legeerimine annab malmile erilised omadused. Legeermalmid võivad vastavalt nende omadustele olla:

Kulumiskindel;
Kuumuskindel;
Hõõrdumisvastane;
Kuumuskindel.

Legeermalmi märgistamine toimub vastavalt terase tüübile: Ch on kuumakindel malm, ICh on kulumiskindel malm, ACh on hõõrdumisvastane malm, ZhCh on kuumakindel malm. Pärast seda võivad olla tähed, mis näitavad legeerivaid elemente. Tähtede järel on numbrid, mis näitavad legeerivate elementide ligikaudset sisaldust protsentides. Joonise puudumisel saab hinnata umbes ühe protsendi legeeriva elemendi olemasolu.

Kulumiskindla malmi omadused

Kulumiskindlus on materjali omadus, mis võimaldab tal vastu pidada hõõrdumisest tingitud kulumisele. Selle omaduse tagamiseks lisatakse valgele malmile kroomi, volframi ja molübdeeni.

Kulumiskindla sulami märgistamiseks kasutatakse tähti ICH ja numbreid, mis näitavad legeerelementide protsenti neis.

Kulumiskindlat malmi iseloomustab kõrge vastupidavus abrasiivsele kulumisele, mis võimaldab seda kasutada siduriketaste, pidurite, abrasiivset ainet pumpavate pumpade osade ja liivapuhurite osade tootmiseks.

Kuumakindlate malmide omadused

Kuumakindlus on omadus, mille korral materjal suudab kõrgel temperatuuril gaasikeskkonnas oksüdeeruda.

Kuumakindlus tagatakse halli või valge malmi legeerimisel selliste materjalidega nagu räni, kroom ja alumiinium. Materjali pinnal on tihedad kaitsvad oksiidkiled, mille abil kaitstakse sulamit oksüdeerumise eest kõrgel temperatuuril.

Kuumakindla malmi märgistamine toimub tähtede ZhCH abil. Pärast seda on numbrid, mis tähistavad legeerivaid elemente.

Vedelkristallide abil valmistatakse osi, mis töötavad leelis-, gaasi- ja õhukeskkonnas ning taluvad kuni 1100 kraadi Celsiuse järgi. Neid kasutatakse selliste ahjude konstruktsioonide tootmisel nagu termilised, kõrgahjud ja lahtise koldega ahjud.

Kuumuskindla malmi omadused

Kuumakindlus on metalli võime säilitada oma omadused kõrgel temperatuuril.
Kuumakindlus saavutatakse, kui halli või valget malmi legeeritakse selliste materjalidega nagu kroom, nikkel, molübdeen või. Kõik kuumakindlad materjalid on ka kuumakindlad, kuid mitte kõik kuumakindlad materjalid ei ole kuumakindlad. Kuumakindel sulam on tähistatud tähega H.

Seda materjali kasutatakse laialdaselt gaasiahjude tootmiseks. Seda kasutatakse kompressorseadmete diiselmootoritesse paigaldatud osade valmistamiseks. Samuti paigaldatakse sellest materjalist osad saunadesse ja vannidesse. Kuumuskindel malm on materjal, millel on sõlmeline grafiit.

Hõõrdumisvastaste malmide omadused

Antihõõrdumine on materjali võime töötada hõõrdetingimustes. Hõõrdumisvastane malm võib olla hall, kõrgtugev või kõrgtugev malm, mida iseloomustab perliitne või perliit-ferriitne struktuur (perliit< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

Selle tulemuseks on peendispersne perliit-ferriidi struktuur. Hõõrdumisvastasel malmil on järgmised omadused: kõrge kulumiskindlus ja üsna madal hind. Kui võrrelda seda materjali, siis on sellel madalam hõõrdumise tase.

Selle materjali valmistamise aluseks on hall (ASH), tempermalm (AChK) ja kõrgtugev (ASHV) malm. Seda materjali kasutatakse väga sageli värviliste metallide sulamite asendajana. Materjali tõhusaks ja korrektseks tööks on vaja seda regulaarselt ja kvaliteetselt määrida. Kui täheldatakse suurt põrutuskoormust, vähendab see hõõrdumisvastase malmi jõudlust.

Malm on raua sulam süsinikuga, aga ka muude elementidega.

Malmi omadused

Oluline tegur malmi tootmisel on see, et sulamis on süsiniku minimaalne kogus 2,14% või rohkem. Kui süsinikusisaldus sulamis on alla määratud koguse, siis see sulam ei ole malm, vaid seda nimetatakse teraseks. Terase ja malmi tootmisprotsess on ligikaudu sama. Peamine erinevus nende kahe sulami vahel on nende koostises sisalduv kvantitatiivne süsinikusisaldus. Kuna malm sisaldab rohkem süsinikku kui teras, on malm väga tugev, kuid habras materjal. Kuigi teras on väga paindlik. Just malmi kõrge süsinikusisaldus annab sellele materjalile erakordse kõvaduse, mis on Mohsi skaalal lausa 7,5. See näitaja on oluliselt kõrgem kui kvartsil, kuid vähem kui teemandil, kuid ainult 2,5 punkti võrra.

Malmis sisalduv süsinik võib olla tsementiit ja grafiit. See on grafiidi kuju ja tsementiidi kvantitatiivne sisaldus sulamis, mis määrab malmi tüübi. Seega jaguneb malm valgeks, halliks, tempermalmist ja kõrgtugevaks. Malmi keemiline koostis, mis sisaldab lisandeid nagu räni, mangaan, väävel ja fosfor, on peaaegu alati konstantne. Kuid mõnel juhul võib malm sisaldada ka järgmisi legeerivaid elemente: kroom, nikkel, alumiinium, vanaadium ja teised. Need komponendid sisestatakse sulamisse, et anda sellele suurem tugevus, kulumiskindlus, kuumakindlus, korrosioonikindlus ja mittemagnetilisus. Neid lisandeid sisaldavat malmi nimetatakse legeermalmiks. Nende lisandite kvantitatiivne sisaldus sulamis määrab legeerimisastme. Sõltuvalt sellest on olemas:

• madala legeeritud malm. See sisaldab vähem kui 2,5% kõigist legeerivatest lisanditest;
• keskmise legeeritud malm. Siin on lisandeid umbes 2,5–10%;
• tugevalt legeeritud, mis sisaldab üle 10% legeerivaid elemente.

Legeermalmi keemilised omadused on nende klassifitseerimisel peamine tegur. Seega on legeeritud malmi hulgas:

• alumiinium malm. See sisaldab alumiiniumi kogustes 0,6 kuni 31%. See malm on tugevam, kuumakindlam, korrosioonikindel ja sellel on ka kõrge kulumiskindlus. Selle sulami kasutamine on asjakohane, kui tööd tehakse agressiivses keskkonnas ja kõrgel temperatuuril - termilised ahjud, keemiaseadmed, gaasimootorid.
• nikli malm. See sisaldab niklit kogustes 0,3-0,7% kuni 19-21%. Niklisisaldus mõjutab otseselt niklimalmi struktuuris olevate grafiidisademete kuju. Sellel sulamil on sellised omadused nagu kõrge korrosioonikindlus, kõrge vastupidavus nii kõrgete kui ka üsna madalate temperatuuride mõjule materjalile (kuumuskindlus ja külmakindlus) ning see on võimeline vastu pidama ka sellistele agressiivsetele keskkondadele nagu merevesi. Nikkelmalmi viimane omadus määrab selle materjali suure nõudluse laevaehituses, kuna seda kasutatakse merevees töötavate osade valmistamiseks.
• kroom malm. See sulam sisaldab umbes 32% kroomi. Seda tüüpi legeermalmil on järgmised omadused: kuumakindlus, korrosioonikindlus, kulumiskindlus.

Väärib märkimist, et üldiselt on legeeritud malmi maksumus oluliselt madalam kui roostevaba terase hind. Lisaks on neil head valuomadused. Sellega seoses on sellest sulamist valmistatud tooted väga vastupidavad, kvaliteetsed ja samal ajal ökonoomsed.

Raua kaevandamine toimub rauamaagi sulatamise protsessis kõrgahjudes temperatuurivahemikus 1150–1200 0 C.

Malm on inimkonnale tuntud iidsetest aegadest, mis ulatuvad tagasi ajastusse eKr. Sellest annavad tunnistust arvukad arheoloogilised leiud, mille hulgas on nii malmist esemeid kui ka juustuahjusid, milles inimesed selle materjali tegelikult said. Raud pole aga kaugeltki esimene ajalooline metall, millega inimkond tutvus. Algselt kasutasid inimesed looduslikku vaske, mida kaevandati madalates kaevandustes. Vaatamata metalli ilmumisele inimeste ellu jäi kivi aga väga populaarseks üsna pikka aega. Hiljem õpiti pronksi valmistama ja alles VI-V eKr ilmus inimeste ellu raud ning koos sellega ka teras ja malm.

Malmtoodete sünnimaa on Hiina. Seal hakati malmi tehnoloogiat esmakordselt valdama ja sündis see termin, mis hiljem tatari-mongoli vahendusel Venemaale jõudis. Nii ilmusid Hiinas ka esimesed malmist tooted. See oli lai valik igapäevaseid esemeid, köögitarbeid, aga ka münte. Tänapäeval üsna populaarne wok-pann oli üks esimesi, mis hakati Hiinas malmist valmistama. Neil kaugetel aegadel oli see anum, mille läbimõõt ulatus ühe meetrini. Sellel pannil olid ka väga õhukesed seinad. Selle maksumus oli üsna kõrge, kuid vaatamata sellele oli see köögitehnika suurtes Hiina peredes äärmiselt populaarne ja nõutud.

Lisaks leiavad arheoloogid unikaalseid malmist valatud asju, mille hulgas tasub ära märkida malmlõvi, mille kõrgus on 6 meetrit ja pikkus 5 meetrit. Teadlaste sõnul valati see kuju ühe hooga. See näitab, et neil kaugetel eelajaloolistel aegadel saavutasid Hiina metallurgid kaasaegsete kvaliteetsete tehnoloogiate puudumisel metallide, eriti malmiga töötamisel tohutuid oskusi.

Päris huvitav ja mingil määral ebatavaline fakt Arvatakse, et tempermalmi hakati tootma alles 19. sajandil pKr, hoolimata sellest, et arheoloogid on leidnud malmmõõku, mis on valmistatud eelkristlikul ajastul.

Venemaa ja Euroopa tutvusid malmiga rohkem kui sajand hiljem, nimelt alles 14. - 16. sajandil. Sel ajal oli malm peamiseks materjaliks suurtükimürskude ja relvade tootmiseks. Ja alles 17. sajandil laienes malmi kasutamine oluliselt. Seda soodustas areng metallurgiatööstus. Järk-järgult lõppes malmi suurtükiväe kasutamise ajastu ja algas kunstilise valu ajastu - uus pealinn Vene impeerium Kõikjal olid kaunistatud valatud aiad, pingid ja muud peenest malmist elemendid. Malm põhjustas muutusi ka ahjuäris, kuna vahetati välja malmventiilid ja ahjuuksed, mille oluliseks eeliseks oli kõrge temperatuurikindlus, aga ka tihedus, mis ei lasknud ahjusuitsul pliidist välja pääseda ega täita ahju suitsu. tuba suitsuga.

Vene metallurge peeti neil päevil parimateks. Nad valdasid palju malmi töötlemise tehnoloogiaid, mida Inglise, Prantsuse ja Saksa käsitöölised pidevalt omaks võtsid.

Tänapäeval, nanotehnoloogia ja tehnoloogilise progressi ajastul, mil igal aastal ilmub uusi materjale, ei peatu metallurgia areng ja liigub edasi. Ja enam kui kahe tuhande aasta pärast pole inimkond suutnud leida materjali, mis malmi asendaks. Seda kasutatakse jätkuvalt mitmesuguste inimesi ümbritsevate esemete valmistamiseks.

Malmi omadused on nii ainulaadsed, et siiani pole leitud sobivamat materjali, mis võiks seda sulamit asendada. Lisaks on malm üsna odav materjal. Sellega seoses jääb malmi kasutamine laiaks ja mitmekülgseks. Malmi kasutamine on eriti asjakohane seal, kus tuleb valmistada keeruka kujuga ja suure tugevusega detaile. Sellega seoses on malm leidnud laialdast rakendust järgmistes inimtegevuse valdkondades:

• Autotööstus. Sel juhul kasutatakse malmi vermikulaarse grafiidiga. See on peamine materjal diiselmootorite väntvõllide ja ka mootori silindriplokkide valmistamiseks sisepõlemine. Tänu grafiidisisaldusele suureneb sulami tugevus märkimisväärselt, mis on malmi populaarsuse peamine põhjus selles tööstusharus.
• sanitaartehnilised seadmed. Nagu autotööstuses, kasutatakse ka grafiitmalmi. See materjal sobib suurepäraselt nii drenaažiks kui ka veevarustuseks kasutatavate torude tootmiseks. Seda kasutatakse aktiivselt ka vannide, valamute, kraanikausside, furnituuride ja palju muu tootmisel. Sellisel juhul on tooted väga töökindlad, ei vaja erilist hoolt ja säilitavad oma esialgse välimuse pikka aega.
• Nafta- ja gaasitööstus. Malmist ei valmistata mitte ainult veetorusid, vaid ka torusid nafta ja gaasi transportimiseks, süstimiseks ja väljapumpamiseks. Peamine põhjus, miks malmi kasutatakse selles tööstusharus, on see, et malmtoodetel on üsna kõrged jõudlusomadused.
• küte. Torud ja kütteradiaatorid on malmist. Materjali kasutamine on sel juhul tingitud selle kõrgest soojusülekandest, samuti headest soojust salvestavatest omadustest, mis on väga oluline ja kasulik. Pärast kütte väljalülitamist suudavad malmtorud tunni aja pärast jätkata soojuse kiirgamist kolmandiku võrra oma esialgsest võimsusest. Ja siin domineerib malm täielikult terasest, mis ei saa selliste omadustega kiidelda, sest terastorud jahtuvad kaks korda kiiremini.
• köögitööriistad. Materjalil on suured poorid, tänu millele on sellel võime toiduvalmistamise ajal rasva imada. Sellega seoses valmivad malmist potid, pajad ja pannid, mille mittenakkumisomadused muutuvad aastatega aina paremaks. Lisaks on teadlased tõestanud, et malmist kööginõudes küpsetades rikastatakse toit kasulike toiteomadustega. Lisaks võivad malmist kööginõud vältida kantserogeenide teket toidu edasise säilitamise ajal.

Malmist valmistatakse piirdeaiad ja restid, keerdtrepid, rõdud, lehtlad, kaminad, lambid, sambad, laternad, skulptuurid jne.

Kuidas malmi ära tunda

Materjali tundmine, millest teatud esemed on valmistatud, on väga oluline. Näiteks on see vajalik selleks, et toota renoveerimistööd mõned autokomponendid, üksikud osad või muud esemed. See on tingitud ennekõike asjaolust, et erinevat materjali vastutulelik erinevad tüübid ja töötlemismeetodid (näiteks keevitamine, puurimine jne).

Niisiis saab malmi mõnel juhul visuaalselt määrata. See meetod sobib aga juhul, kui materjalis on pragusid, kiipe või rebendeid. Kui selliseid defekte esineb, tuleb seda hoolikalt kontrollida. Purunenud või mõranenud malmist osa värvitakse tumehalliks ja sellel on matt pind. Kui terasel on helehall, lähemal valgele, värvus ja läikiv läige. Kui vaadata tähelepanelikult pinnadefekte, on malmil iseloomulikud poolkerakujulised väikesed terad. Kahjuks ei ole see meetod materjali täpne määramine, kuna "silma järgi" saab kindlaks teha, kas tegemist on malmiga või mitte ainult siis, kui sulam (antud juhul malm) valati vormi madalal temperatuuril. , seda ei töödeldud edasi ega kaetud värvide ja lakkideta. Just iseloomulikud väikesed poolkerakujulised terad näitavad sulami valamist kõrgel temperatuuril.

Mehaaniline meetod võib anda rohkem teavet malmi määramisel. Selleks on vaja hankida sulamist laastud. Seda saab teha puurides madalale sügavusele mittetöötava osa mõnes piirkonnas. Kõrgtugeva malmi jaoks on laastud iseloomulikud - need murenevad, lihvides kätes tolmuks ja jättes sõrmedele jälje, mis sarnaneb lihtsa pliiatsi juhtmega. Malmlaastud ei suuda end keerdunud köie sisse mässida. Selle põhjuseks on üks malmi omadusi - haprus.

Kui proovite malmtoodet veskiga lõigata, lendavad sellest lühikesed sädemed, millel on raja lõpus oleval tähel punakas toon.

Kõik need võimalused kehtivad malmi määramiseks kodus. Kuid nad ei saa anda 100% kindlat otsust. Lisateabe saamiseks täpne määratlus sulam, kasutades spektraalanalüüsi, mikroskoopilist analüüsi, samuti kaalumist ja mahu määramist.

(poola stal, saksa keelest Stahl) on deformeeritav (malmistuv) raua sulam süsinikuga (ja muude elementidega), mida iseloomustab eutektoidne transformatsioon. Terase süsinikusisaldus ei ületa 2,14%, kuid mitte vähem kui 0,022%. Süsinik annab rauasulamitele tugevuse ja kõvaduse, vähendades elastsust ja sitkust.

Arvestades, et terasele saab lisada legeerelemente, on teras raua sulam süsinikuga ja legeerelementidega, mis sisaldavad vähemalt 45% rauda (legeeritud, kõrglegeeritud teras).

Vana-Vene kirjalikes allikates nimetati terast eriterminitega: "Ocel", "Kharoug" ja "Uklad". Mõnes slaavi keeles nimetatakse terast tänapäeval "Ocel", näiteks tšehhi keeles.

Teras on kõige olulisem konstruktsioonimaterjal masinaehituses, transpordis, ehituses ja muudes tööstusharudes Rahvamajandus.

Kõrgete elastsusomadustega teraseid kasutatakse laialdaselt mehaanilises ja instrumentide valmistamisel. Masinaehituses kasutatakse neid vedrude, amortisaatorite, jõuvedrude valmistamiseks erinevatel eesmärkidel, instrumentide valmistamisel - paljude elastsete elementide jaoks: membraanid, vedrud, releeplaadid, lõõtsad, traksid, vedrustused.

Vedrusid, masinavedrusid ja seadmete elastseid elemente iseloomustavad mitmesugused kujud, suurused ja erinevad töötingimused. Nende töö eripära on see, et suurte staatiliste, tsükliliste või löökkoormuste korral ei ole jääkdeformatsioon neis lubatud. Sellega seoses peavad kõik vedrusulamid lisaks kõikidele konstruktsioonimaterjalidele iseloomulikele mehaanilistele omadustele (tugevus, plastilisus, sitkus, vastupidavus) olema kõrge vastupidavusega väikestele plastilistele deformatsioonidele. Lühiajalise staatilise koormuse tingimustes iseloomustab vastupidavust väikestele plastilistele deformatsioonidele elastsuspiir ning pikaajalise staatilise või tsüklilise koormuse korral - lõdvestustakistus.

Klassifikatsioon

Terased jagunevad struktuurseteks ja instrumentaalseteks. Tööriistaterase tüüp on kiirteras.

Kõrval keemiline koostis terased jagunevad süsinikuks ja sulamiks; sh süsinikusisalduse järgi - madala süsinikusisaldusega (kuni 0,25% C), keskmise süsinikusisaldusega (0,3-0,55% C) ja kõrge süsinikusisaldusega (0,6-0,85% C); Legeerelementide sisalduse alusel jaotatakse legeerterased madala legeer-, kesk- ja kõrglegeeritavateks.

Terased sisaldavad olenevalt nende tootmismeetodist erinevas koguses mittemetallilisi lisandeid. Lisandite sisaldus on terase klassifitseerimise aluseks kvaliteedi järgi: tavaline kvaliteet, kvaliteetne, kvaliteetne ja eriti kvaliteetne.

Terase struktuur klassifitseeritakse austeniitseks, ferriitseks, martensiitseks, bainiidiks või perliitseks. Kui konstruktsioonis on ülekaalus kaks või enam faasi, jagatakse teras kahefaasiliseks ja mitmefaasiliseks.

Terase omadused

Tihedus - 7700-7900 kg/m³.

Erikaal- 75537-77499 n/m³ (7700-7900 kgf/m³ MKGSS-süsteemis).

Erisoojusvõimsus 20 °C juures - 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)).

Sulamistemperatuur - 1450-1520 °C.

Erisoojus - 84 kJ/kg (20 kcal/kg).

Soojusjuhtivuse koefitsient – ​​39 kcal/(m·tund·°C) (45,5 W/(m·K)). [allikas täpsustamata 136 päeva]

Lineaarse soojuspaisumise koefitsient temperatuuril umbes 20 °C:

teras St3 (klass 20) - (1/deg);

roostevaba teras - (1/deg).

Terase tõmbetugevus:

konstruktsioonide teras - 38-42 (kg/mm²);

räni-kroom-mangaanteras - 155 (kg/mm²);

masinaehitusteras (süsinik) - 32-80 (kg/mm²);

rööpa teras - 70-80 (kg/mm²);

Raua ja süsiniku sulam (tavaliselt üle 2,14%), mida iseloomustab eutektiline muundumine. Malmis sisalduv süsinik võib sisalduda tsementiidi ja grafiidi kujul. Olenevalt grafiidi kujust ja tsementiidi hulgast on: valged, hallid, tempermalmid ja kõrgtugevad malmid. Malm sisaldab püsivaid lisandeid (Si, Mn, S, P), mõnel juhul ka legeerivaid elemente (Cr, Ni, V, Al jne). Reeglina on malm rabe. Maailma toormalmi tootmine ulatus 2007. aastal 953 miljoni tonnini (sh Hiinas 477 miljonit tonni).

Malmi tüübid

Valge malm

Valges malmis on kogu süsinik tsementiidi kujul. Sellise malmi struktuur on perliit, ledeburiit ja tsementiit. See malm sai selle nime murru heleda värvuse tõttu.

Hall malm

Hallmalm on raua, räni (1,2-3,5%) ja süsiniku sulam, mis sisaldab ka püsivaid lisandeid Mn, P, S. Sellise malmi struktuuris on süsinik või kogu süsinik plaadi kujul. -kujuline grafiit. Sellise malmi murd on grafiidi olemasolu tõttu halli värvi.

Tempermalm

Tempermalmi toodetakse valgemalmi pikaajalisel lõõmutamisel, mille tulemusena moodustub helbekujuline grafiit. Sellise malmi metallist alus on ferriit ja harvem perliit.

Kõrgtugev malm

Kõrgtugeva malmi struktuuris on sfääriline grafiit, mis tekib kristalliseerumisprotsessi käigus. Nodulaarne grafiit nõrgestab metallalust sama palju kui lamellgrafiit ega ole pinge kontsentreerija.

Pool malm

Poolmalmis sisaldub osa süsinikust (üle 0,8%) tsementiidi kujul. Sellise malmi konstruktsioonikomponendid on perliit, ledeburiit ja helbegrafiit.

Klassifikatsioon

Sõltuvalt süsinikusisaldusest nimetatakse hallmalmi hüpoeutektiliseks (2,14-4,3% süsinikku), eutektiliseks (4,3%) või hüpereutektiliseks (4,3-6,67%). Sulami koostis mõjutab materjali struktuuri.

Sõltuvalt malmi seisukorrast ja süsinikusisaldusest eristatakse neid: valge ja hall (mõrke värvuse alusel, mille määrab malmis süsiniku struktuur raudkarbiidi või vaba grafiidi kujul), kõrge - tugevus sfäärilise grafiidiga, tempermalmid, malmid vermikulaarse grafiidiga. Valges malmis esineb süsinik tsementiidi kujul, hallmalmis peamiselt grafiidina.

Tööstuses on malmi tüübid märgistatud järgmiselt:

Malm- P1, P2;

malm valandite jaoks - PL1, PL2,

malm - PF1, PF2, PF3,

muundamine kvaliteetne malm - PVK1, PVK2, PVK3;

lamellgrafiidiga malm - SCh (numbrid pärast tähti "SCh" näitavad tõmbetugevuse väärtust kgf / mm);

hõõrdumisvastane malm

hõõrdumisvastane hall - AChS,

hõõrdevastane kõrgtugev - AChV,

hõõrdumisvastane tempermalmist - ABC;

nodulaarse grafiidiga malm valandite jaoks - HF (numbrid pärast tähti "HF" tähistavad tõmbetugevust kgf/mm ja suhtelist pikenemist (%);

eriomadustega legeeritud malm - Ch.

3. kõrgahi,

kõrgahi - suur metallurgiline vertikaalse asukohaga šaht-tüüpi ahi malmi ja ferrosulamite sulatamiseks rauamaagi toorainest. Esimesed kõrgahjud ilmusid Euroopas 14. sajandi keskel, Venemaal - 1630. aasta paiku.

Kirjeldus

Kõrgahi on kuni 35 m kõrgune konstruktsioon, mille kõrgust piirab koksi tugevus, millele toetub kogu laengumaterjalide sammas. Laeng laaditakse ülevalt, läbi standardse laadimisseadme, mis on ühtlasi kõrgahju gaasitihend. Rikkalik rauamaak saadakse kõrgahjus (kell moodne lava rikkad rauamaagi varud jäävad vaid Austraaliasse ja Brasiiliasse), paagutamine või pelletid. Mõnikord kasutatakse maagi toorainena briketti.

Kõrgahi koosneb viiest konstruktsioonielemendist: ülemine silindriline osa - ülemine, vajalik laadimiseks ja laengu efektiivseks jaotamiseks ahjus; suurim kõrguselt laienev kooniline osa - võll, milles toimuvad materjalide kuumutamise ja raua redutseerimise protsessid oksiididest; kõige laiem silindriline osa on raspar, milles toimuvad redutseeritud raua pehmenemise ja sulamise protsessid; kitsenev kooniline osa - õlad, kus moodustub redutseeriv gaas - süsinikmonooksiid; silindriline osa - ahi, mille eesmärk on koguda kõrgahjuprotsessi vedelaid tooteid - malm ja räbu.

Kolde ülaosas on torud - avad kõrge temperatuurini kuumutatud puhurõhu - hapniku ja süsivesinikkütusega rikastatud suruõhu - varustamiseks.

Toru tasemel areneb temperatuur umbes 2000 °C. Üles liikudes temperatuur langeb ja tippudes jõuab see umbes 270 °C-ni. Seega kehtestatakse ahjus erinevatel kõrgustel erinevad temperatuurid, mille tõttu toimuvad erinevad maagi metalliks ülemineku keemilised protsessid.

Ahjus toimuvad protsessid

Kolde ülemises osas, kus hapniku juurdevool on piisavalt suur, põleb koks, moodustades süsihappegaasi ja vabastades suured hulgad soojust.

C + O 2 = CO 2 + Q

Süsinikdioksiid, lahkudes hapnikuga rikastatud tsoonist, reageerib koksiga ja moodustab süsinikmonooksiidi - kõrgahjuprotsessi peamise redutseerija.

Ülespoole tõustes interakteerub süsinikmonooksiid raudoksiididega, jättes neilt hapnikuta ja redutseerides need metalliks:

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

Reaktsiooni tulemusena saadud raud voolab tilkhaaval alla kuuma koksi kohal, küllastub süsinikuga, mille tulemuseks on sulam, mis sisaldab 2,14-6,67% süsinikku. Seda sulamit nimetatakse malmiks. Lisaks süsinikule sisaldab see vähesel määral räni ja mangaani. Kümnendikprotsendiliselt sisaldab malm ka kahjulikke lisandeid – väävlit ja fosforit. Lisaks malmile tekib ja koguneb ahjus räbu, millesse kogutakse kokku kõik kahjulikud lisandid.

Varem juhiti räbu välja eraldi räbu toruava kaudu. Praegu juhitakse nii malmi kui ka räbu läbi malmaugu samaaegselt välja. Malmi ja räbu eraldamine toimub väljaspool kõrgahju - rennis, kasutades eraldusplaati. Räbudest eraldatud malm valatakse malmkoppadesse ja transporditakse terasetööstusse.